芯片形式超级电容器制造技术

芯片形式超级电容器。公开一种适合于使用焊料回流工艺安装在印刷电路板上的储能设备。在一些实施例中，所述设备包括：密封的壳主体(例如，其上附接有盖的下主体)，所述密封的壳主体包括设置在所述主体内的正极内部接触件和负极内部接触件(例如，金属接触垫)，并且每个接触件相应地与正极外部接触件和负极外部接触件电连通。所述外部接触件中的每个都提供到主体外部的电连通，并且可以设置在所述主体的外表面上。双电层电容器(EDLC)(在本文中也称为“超级电容器”或“超级电容”)储能单元设置在所述主体中的空腔内，包括交替的电极层和电绝缘分隔体层的堆叠体。电解质设置在所述空腔内并且润湿所述电极层。内并且润湿所述电极层。内并且润湿所述电极层。

【技术实现步骤摘要】
芯片形式超级电容器
[0001]本申请是名为“芯片形式超级电容器”、申请号为201880077990.5的中国专利申请的分案申请，专利申请201880077990.5是根据专利合作条约于2018年10月3日提交的国际申请(PCT/US2018/054231)进入中国国家阶段的国家申请，该申请的优先权日为2017年10月3日。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请根据37 CFR
§
1.53(b)提交，并且进一步根据35 U.S.C.
§
1.119(e)要求于2017年10月3日提交的、标题为“芯片超级电容器”的先前提交的临时申请62/567，752的权益，所述临时申请的全部内容出于任何目的通过引用并入本文。


[0004]本文公开的本专利技术涉及储能装置，并且特别地，涉及一种被配置为安装到电路板的超级电容器。

技术介绍

[0005]大多装置利用具有设置在电路板上的部件的电子器件。与所有电子产品一样，有效的电源是为部件供电的必要条件。一种用于在电路板上提供本地电力的技术涉及诸如电池和电容器的储能装置的使用。
[0006]通常，常规的电容器提供小于约360焦耳每千克的比能量，而常规的碱性电池具有的密度为约590kJ/kg。超级电容器(也称为“超级电容”)可以比电池更快地接受和递送电荷，并且比可再充电电池承受更多的充电和放电循环。这使得超级电容器的实现成为电工程师的有吸引力的解决方案。
[0007]作为第一设计障碍，对于给定的充电，典型的超级电容器可能比常规电池大得多。即使在功率密度方面有进步，还有另一个问题是面向工艺的。也就是说，电路的组装需要将部件焊接到电路板。该“回流工艺”产生的热量足够大以使常规的超级电容器劣化或损坏。因此，尽管超级电容器的使用可能是用于对安装在电路板上的电子器件供电的有吸引力的解决方案，但是所述解决方案对于需要高电力输出的紧凑设计来说是不可用的。除此之外，现有超级电容器技术的另一个问题是此类部件的寿命有限。
[0008]所需要的是可用于为设置在电路板上的电子部件供电的超级电容器。优选地，超级电容器提供紧凑的设计，所述设计适合于部件的不断缩小的大小，能够经受回流处理并且提供有用的操作寿命。

技术实现思路

[0009]在一个方面，公开了一种适合于使用焊料回流工艺安装在印刷电路板上的储能设备。在一些实施例中，所述设备包括：密封的壳主体(例如，其上附接有盖的下主体)，所述密封的壳主体包括设置在所述主体内的正极内部接触件和负极内部接触件(例如，金属接触垫)，并且每个接触件相应地与正极外部接触件和负极外部接触件电连通。所述外部接触件
中的每个都提供到主体外部的电连通，并且可以设置在所述主体的外表面上。双电层电容器(EDLC)(在本文中也称为“超级电容器”或“超级电容”)储能单元设置在所述主体中的空腔内，包括交替的电极层和电绝缘分隔体层的堆叠体。电解质设置在所述空腔内并且润湿所述电极层。正极引线将第一组一个或多个所述电极层电连接到所述正极内部接触件；并且负极引线将第二组一个或多个所述电极层电连接到所述负极内部接触件。
[0010]在一些实施例中，所述电极层中的每个都包括基本上不含粘合剂并且基本上由碳质材料构成的储能介质。在一些实施例中，所述储能介质包括限定空隙空间的碳纳米管网络；和碳质材料(例如，活性碳)，其位于所述空隙空间中并且由所述碳纳米管网络界定。在一些实施例中，至少一个电极层包括双面电极层，所述双面电极层具有设置在导电集电器层的相对表面上的储能介质。
[0011]在一些实施例中，所述储能单元的与主体物理接触的表面由电绝缘材料构成(例如，层分隔体材料，或者在一些实施例中，设置在所述单元周围的绝缘封套阻挡件)。
[0012]在一些实施例中，所述电极层中的每个都包括导电引片，所述导电引片附接到所述正极引线和所述负极引线中任一个。例如，一组正电极可以包括(例如，使用超声波焊接或其它合适的技术)连接到正极引线的引片(并且对于负电极情况也是类似的)。
[0013]在各种实施例中，可能期望通过隔离设备的电化学活性部分(否则这些电化学活性部分在操作期间可能会与电解质接触)来防止腐蚀和其它相关的有害影响。因此，一些实施例包括一个或多个防腐蚀特征件，例如，位于所述内部接触件中的一个附近并且被配置为在操作期间限制所述内部接触件和所述电解质之间的电化学反应的特征件。在一些实施例中，所述内部接触件包括与所述电解质具有相对高的电化学活性的第一材料，并且所述防腐蚀特征件包括与所述电解质具有比所述第一材料相对低的电化学活性的第二材料的保护层，所述保护层设置为防止所述第一材料与所述电解质之间的接触。在一些实施例中，所述保护层包括例如本文所描述的类型的密封剂层。在一些实施例中，所述保护层包括设置在所述第一材料的表面上的金属层。在一些实施例中，所述保护层包括设置在所述第一材料的表面上的金属层和设置在所述金属层上的密封剂层。在一些实施例中，所述金属层包括由所述密封剂层固定或部分固定(例如，到所述内部接触件)的金属垫片。在一些实施例中，所述主体的内表面包括凹入部分，所述凹入部分被配置为接收所述防腐蚀特征件的至少一部分。在一些实施例中，所述正极或负极引线的一部分延伸穿过所述防腐蚀特征件以连接到所述内部接触件中的一个。在一些实施例中，所述防腐蚀特征件包括铝金属层。在一些实施例中，所述防腐蚀特征件包括环氧密封剂。
[0014]一些实施例包括封闭所述储能单元和所述电解质的电绝缘封套阻挡件，所述电绝缘封套阻挡件被配置为防止所述电解质和所述储能单元与所述空腔的表面接触。在一些实施例中，所述引线从所述储能单元延伸穿过所述阻挡件到所述内部接触件。在一些实施例中，所述阻挡件被热密封至所述引线，以防止所述电解质从所述阻挡件封套内泄漏。
[0015]在一些实施例中，所述主体是被配置为表面安装在印刷电路板上的芯片(例如，基于陶瓷的微芯片封装)，其中当如此安装时，所述芯片在所述印刷电路板的所述主表面上方延伸不超过约5.0mm、4.0mm、3.5mm、3.0mm或更低。
[0016]在一些实施例中，所述设备可以具有至少2.0V、2.1V、2.2V、2.3V、2.4V、2.5V、3.0V或更高的操作电压。在一些实施例中，所述设备可以具有至少300mF、400mF、450mF、500mF或
更高的电容。在一些实施例中，所述设备可以具有至少4.0J/cc、4.5J/cc、5.0J/cc、5.1J/cc或更高的能量密度。在一些实施例中，所述设备可以具有至少15W/cc、至少20W/cc、至少22W/cc或更高的峰值功率密度。在一些实施例中，所述设备可以具有500mΩ或更低的等效串联电阻、400mΩ或更低的等效串联电阻、300mΩ或更低的等效串联电阻。在一些实施例中，所述设备可以具有至少65℃、75℃、85℃、100℃、125℃、150℃或更高的操作温度额定值。
[0017]在一些实施例中，所述设备在至少2.0V(或至少2.1V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适合于使用焊料回流工艺安装在印刷电路板上的储能设备，所述设备包括：密封的壳主体，其包括正极内部接触件和负极内部接触件，所述正极内部接触件和所述负极内部接触件各自设置在所述主体内，并且各自相应地与正极外部接触件和负极外部接触件电连通，所述外部接触件中的每个都提供与所述主体外部的电连通；双电层电容器(EDLC)储能单元，其设置在所述主体中的空腔内，包括交替的电极层和电绝缘分隔体层的堆叠体；电解质，其设置在所述空腔内并且润湿所述电极层；正极引线，其将第一组一个或多个所述电极层电连接到所述正极内部接触件；以及负极引线，其将第二组一个或多个所述电极层电连接到所述负极内部接触件；其中所述电极层中的每个包括包含位于由碳纳米管网络界定的空隙空间中的碳质材料的储能介质。2.根据权利要求1所述的设备，其中至少一个电极层包括双面电极层，所述双面电极层具有设置在导电集电器层的相反的表面上的储能介质。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述储能单元的与所述密封的壳主体物理接触的表面包含电绝缘材料。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极层中的每个都包括导电引片，所述导电引片附接到所述正极引线和所述负极引线中的一者。5.根据权利要求1所述的设备，还包括防腐蚀特征件，所述防腐蚀特征件位于所述内部接触件中的一者附近，并且被配置为在所述设备的操作期间限制所述内部接触件和所述电解质之间的电化学反应。6.根据权利要求5所述的设备，其中：所述内部接触件包括与所述电解质具有相对高的电化学活性的第一材料；所述防腐蚀特征件包括与所述电解质具有比所述第一材料相对低的电化学活性的第二材料的保护层，所述保护层设置为防止所述第一材料与所述电解质之间的接触。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述保护层包括密封剂层。8.根据权利要求6所述的设备，其中所述保护层包括设置在所述第一材料的表面上的金属层。9.根据权利要求6所述的设备，其中所述保护层包括设置在所述第一材料的表面上的金属层和设置在所述金属层上的密封剂层。10.根据权利要求9所述的设备，其中在所述金属层中包括金属垫片，所述金属垫片覆盖所述内部接触件的至少一部分并且由所述密封剂层固定。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述主体的内表面包括凹入部分，所述凹入部分被配置为接收所述防腐蚀特征件的至少一部分。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述正极或负极引线的一部分延伸穿过所述防腐蚀特征件以连接到所述内部接触件中的一者。13.根据权利要求1所述的设备，其中所述防腐蚀特征件包括铝金属层。14.根据权利要求1所述的设备，其中所述防腐蚀特征件包括环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼科洛，
申请(专利权)人：快帽系统公司，
类型：发明
国别省市：